人教版高中物理电磁感应(5)单元测试

1、名校名 推荐2019 届人教版电磁感应(5)单元测试1 (多选 )(2017 河北衡水中学高三下期中)如图 1 所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场，分布在宽度为L 的区域内，现有一边长为d(dL)的正方形闭合线框以垂直于磁场边界的初速度v0 滑过磁场， 线框刚好能穿过磁场，运动过程中线框靠近磁场左边界的一边始终与磁场边界平行，下列说法正确的是()图 1A 线框在滑进磁场的过程与滑出磁场的过程均做变加速直线运动B 线框在滑进磁场的过程中与滑出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量相同C线框在滑进磁场的过程中速度的变化量与滑出磁场的过程中速度的变化量不同D线框在滑进磁场的过程中产生的热量Q

2、1 与滑出磁场的过程中产生的热量Q2 之比为 312如图 2 甲所示，平行粗糙导轨固定在绝缘水平桌面上，间距L 0.2 m，导轨左端接有R 1 的电阻，质量为 m 0.1 kg 的粗糙导体棒 ab 垂直静置于导轨上，导体棒及导轨的电阻忽略不计整个装置处于磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨向下现用与导轨平行的外力 F 作用在导体棒ab 上使之一开始做匀加速运动，且外力F 随时间变化关系如图乙所示，重力加速度g 10 m/s2，求：图 2(1)比较导体棒a、 b 两点电势的高低；(2)前 10 s 导体棒 ab 的加速度大小；(3)若整个过程中通过R 的电荷量为65 C，则导体

3、棒ab 运动的总时间是多少？1名校名 推荐3(2017 京房山区模拟北)许多电磁现象可以用力的观点来分析，也可以用动量、 能量等观点来分析和解释如图3 所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为L，一端连接阻值为R 的电阻导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.质量为 m、电阻为 r 的导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好已知导体棒MN 以初速度v0 向右运动图 3(1)当导体棒运动的速度为v0 时，求其加速度 a 的大小；(2)求导体棒在导轨上运动的位移x 的大小；(3)从导体棒向右运动开始计时，画出导体棒动量随位移变化的图像，并说明理由；(4)

4、从导体棒向右运动开始计时，定性画出导体棒动能随位移变化的图像，并说明理由4(2018 四川成都模拟 )某小组同学在研究图4 甲所示的电磁枪原理时，绘制了图乙所示的简图 (为俯视图 )，图中两平行金属导轨间距为L 固定在水平面上，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中，平行导轨左端电路如图所示，电源的电动势为E(内阻不计 )，电容器的电容为 C.一质量为 m、长度也为 L 的金属导体棒垂直于轨道平放在导轨上，忽略摩擦阻力和导轨、导线的电阻，假设平行金属导轨足够长2名校名 推荐图 4(1)将开关 S 接 a，电源对电容器充电a求电容器充电结束时所带的电荷量Q；b请在图丙中画出充电过程中

5、电容器两极板间的电压u 随电容器所带电荷量q 变化的图像；借助 u q 图像求出稳定后电容器储存的能量E0.(2)电容器充电结束后，将开关接b，电容器放电，导体棒由静止开始运动，不计放电电流引起的磁场影响a已知自由电子的电荷量为e，请你分析推导当导体棒获得最大速度之后，导体棒中某一自由电子所受的电场力与导体棒最大速度之间的关系式；b导体棒由静止到获得最大速度的过程中，由于存在能量损失E 损 ，电容器释放的能量没有全部转化为导体棒的动能，求E 损3名校名 推荐答案精析1 ABD 线框进入磁场过程中，受到的安培力方向向左，做减速运动，随着速度的减小，安培力也减小，故做变加速直线运动，当线框完全进入

6、磁场到右边的框边出磁场的过程中，穿过线框的磁通量不变，没有感应电流产生，做匀速直线运动，当线框滑出磁场的过程中，受到的安培力方向向左，仍做减速运动，随速度的减小，安培力减小，故也做变加速直线运动，A 正确；根据 q可知滑进磁场和滑出磁场的过程中穿过线框的磁通量的变化量相同，R线框的电阻不变， 所以两个过程中通过线框横截面的电荷量相同，B 正确；进入磁场过程有： B I1d t1 mv1，又 I1 t1 q，则得 Bqd m v1，离开磁场过程有： B I 2d t2 m v2，又 I 2t2 q，则得 Bqd mv2，则得v1 v2，即线框速度的变化量相同，C 错误；进磁场的速度为 v0，则完

7、全进磁场的速度为v0，完全出磁场的速度为0.根据能量守恒定律得， Q1212 1v0 2321 v0 21 2Q1 3，故 D 正确 mv0 m(2) mv0 ， Q2m(2) mv0 ，所以22828Q2 12 (1)a 点电势较高(2)5 m/s 2(3)22 s解析(1) 据右手定则知， a 点电势较高(2)由于导体棒一开始做匀加速运动，对ab 用牛顿第二定律：F F安 f ma， F 安 B2L2 v， v atRB2L2a综上得， FRt fma据题图乙可知前 10 s， F t 图线斜率为0.05，即 B2L 2a 0.05 N/sR代入数据解得： a 5 m/s2(3)当 t 0

8、 时， f ma 1 N ，则 f0.5 N10 s 时导体棒的速度v1 at1 50 m/s此时安培力 F 安 1 0.5 N由于 F 1 N ，且此时 f F 安 1 F 1 N ，故 10 15 s 内导体棒做匀速直线运动v10 15 s 内导体棒 ab 的位移 x 2 t1 v1t2 500 m通过 R 的电荷量 q BLx 50 C1R总RF 为 0 后，导体棒做减速运动直到停止过程中通过R 的电荷量：q2 qq1 15 C4名校名 推荐对导体棒ab 应用动量定理：ft3 BLq 2 0mv1解得 t3 7 s则运动的总时间：t t1 t2 t3 22 s3见解析解析(1) 导体棒速

9、度为v0 时切割磁感线产生感应电动势EBLv0E导体棒中电流：I导体棒受到安培力：F 安 BIL由牛顿第二定律F 安 ma22B L v0所以： a(2)由动量定理B I Lt 0mv0BL v导体棒中的平均感应电流I R r导体棒的位移 x vt代入解得： xmv0 R r22B L(3)由动量定理得：mv0p B2L2x，即 p mv0 B2L2x，R rR r导体棒的动量与位移的关系图像如图甲所示：12所以导体棒(4)由动能定理可知， Ek mv0 F 安 x，导体棒所受安培力随速度减小而减小，2动能与位移的关系图像如图乙所示4 见解析解析(1)a. 电容器充电完毕时其电压等于电动势E，

10、5名校名 推荐电容器所带的电荷量Q CEb根据 u Cq，画出 u q 图像如图所示，图线与横轴所围面积即为电容器储存的能量有：1E0 EQ212联立 式可得： E0 CE 2(2)a.方法一：设金属导体棒获得最大速度vm 时，放电电流为零，此时电容器的电压U 与导体棒的感应电动势 E 棒相等，即： U E 棒 BLvm导体棒中恒定电场的场强为：EU Bvm场 L导体棒中电子所受的电场力为F eE 场 eBvm方法二：金属导体棒获得最大速度后做匀速直线运动，电路中无电流，运动的电子在磁场中受到向下的洛伦兹力，大小为： F 洛 eBvm由于电子随导体棒做匀速直线运动，则电场力F 与洛伦兹力合力为零，即F F 洛 0则： F eBvm12b由 (1)中结论可知，导体棒获得最大速度vm 时，电容器储存的能量为：E12CU导体棒由静止到获得最大速度的过程中，根据能量守恒定律有：12E0 E1 mvm E 损 2设此过程电容器放电的电荷量为Q，则Q CE CU方法一：设此过程中的平均电流为I